Scheidingsmethoden: welke zijn er allemaal?
Wat voor verschillende soorten mengsels zijn er?
Er wordt onderscheid gemaakt in homogene mengsels en heterogene mengsels:
- Als stoffen goed met elkaar oplossen, zijn de verschillende componenten in het mengsel niet te onderscheiden. Zelfs als je er met een microscoop naar zou kijken, is het verschil niet te zien. Dit noemt men homogene mengsels, ofwel oplossingen.
- In heterogene mengsels zie je het verschil al vaak met het blote oog. Voorbeelden van heterogene mengsels zijn suspensies en emulsies. Een suspensie is een vloeistof met daarin zwevende fijne vaste deeltjes. Sinaasappelsap is een voorbeeld van een suspensie van vruchtvlees in vruchtensap. Een emulsie is een mengsel van twee niet-mengbare vloeistoffen, hierdoor ontstaan er vaak twee duidelijke lagen in de vloeistof. Een voorbeeld is olie in water.
Ook kunnen gassen zich in mengsels bevinden met zowel vloeistoffen als vaste stoffen. Een vijver waarin je soms gasbellen naar boven ziet komen, is zuurstof dat uit het water ontsnapt. Ook zijn er gassen met daarin vaste stoffen, bijvoorbeeld rook. Rook bestaat eigenlijk uit hele fijne vaste deeltjes die zich mengen met de lucht. Deze deeltjes kunnen giftig zijn, denk maar aan sigarettenrook. Lucht zelf is een mengsel van verschillende soorten gassen, dus gassen kunnen ook met gassen mengen! Lucht bestaat namelijk grotendeels uit zuurstof en stikstof.
Welke verschillende scheidingsmethoden zijn er allemaal?
Filtreren
Filteren is een scheidingsmethode die berust op een verschil in deeltjesgrootte tussen de stoffen in het mengsel. Het wordt vaak gebruikt om een suspensie te scheiden. Zodra het mengsel door het filter wordt gehaald, zullen de vaste deeltjes achterblijven. Dit is het residu. De vloeistof zal door het filter stromen, dit noemt men het filtraat.
Hierboven zie je een voorbeeld van een filtratie opstelling. Er wordt gebruik gemaakt van een trechter, een filter en een reageerbuisje. Het filter wordt op de trechter geplaatst en de trechter zelf wordt op het reageerbuisje gezet. Nu kan er al een mengsel gescheiden worden. Laten we sinaasappelsap als voorbeeld nemen. Sinaasappelsap is een mengsel van vruchtvlees in vruchtensap (suspensie). Zodra je de sinaasappelsap in het filter doet, zul je zien dat het vruchtensap door de filter gaat en in het reageerbuisje terechtkomt. De vloeistof is in dit geval de vruchtendrank. Dit zal als filtraat in het reageerbuisje belanden. De korreltjes kun je zien als vruchtvlees en zullen niet door het filter heengaan. Dit zal achterblijven als residu.
Indampen
Bij indampen wordt een vaste stof uit een vloeistof gescheiden door de vloeistof te laten verdampen. Deze scheidingsmethode berust dus op een verschil in kookpunt tussen de verschillende componenten in het mengsel. Hierbij zal de vloeistof eerder verdampen dan de vaste stof. Zo kan bijvoorbeeld zout uit zeewater worden gewonnen.
Misschien heb je wel eens zout zeewater in je mond gekregen. Dat is het zout dat wordt gebruikt voor bijvoorbeeld keukenzout (NaCl). Maar voordat het als zeezout in de keuken gebruikt kan worden, moet het worden gescheiden. Keukenzout heeft een heel hoog kookpunt in vergelijking met water, namelijk rond 1465 graden Celsius. Misschien weet je wel dat het kookpunt van water rond de 100 graden Celsius ligt. Omdat dit verschil zo groot is, kan door middel van indampen het zout gescheiden worden uit het water. Naarmate je zeewater verwarmt, zal er steeds meer water verdampen. Uiteindelijk blijft het zeezout op de bodem liggen en kan het gebruikt worden als keukenzout.
Destilleren
Destilleren berust net als indampen op een verschil in kookpunt, maar hierbij worden twee verschillende vloeistoffen gescheiden. Destillatie is een veelgebruikte methode om het juiste alcoholpercentage in wijn te verkrijgen. Ook wordt het toegepast in olieraffinaderijen.
Als je meer wilt weten over destillatie, kijk dan onderstaand filmpje over olieraffinaderijen.
Extraheren
Bij extraheren wordt er gebruiktgemaakt van een extra middel, een extractiemiddel. De methode berust op het verschil in oplosbaarheid in dit extractiemiddel. Extractie wordt voornamelijk gebruikt voor het scheiden van vaste stoffen en wordt daarnaast veel gebruikt in het dagelijks leven, bijvoorbeeld bij het zetten van koffie of thee.
Bij koffie zetten is het hete water het extractiemiddel dat de geur- en smaakstoffen uit de koffiebonen haalt (scheiding). Met koud water zal dit minder goed lukken. Het is belangrijk om te beseffen dat niet alle stoffen van de koffiebonen in het hete water oplossen. Daarom blijft er altijd een deel achter wat men het koffiedik/koffiegruis noemt. Als je in de winkel langs de koffie afdelingen loopt, zie je grof en fijn gemalen koffiebonen. Het verschil is dat bij fijn gemalen koffiebonen, het hete water uiteindelijk een groter contactoppervlak met de bonen heeft, waardoor er meer geur- en smaakstoffen worden geëxtraheerd. Daarom kan koffie de ene keer een sterkere smaak hebben dan de andere keer.
Adsorberen
Bij adsorptie wordt er gebruikgemaakt van het verschil in aanhechtingsvermogen van de componenten aan een vast oppervlak. Het is dus anders dan extraheren, aangezien daar vloeistof wordt gebruikt om vaste stoffen uit elkaar te halen. Adsorberen wordt voornamelijk gebruikt bij gas- en vloeistofmengsels waarbij het gas of de vloeistof in het mengsel aan een vast oppervlak bindt.
Zo binden veel gas- en vloeistofdeeltjes heel sterk aan het oppervlak van actieve kool. Deze actieve kool, vaak Norit genoemd, heeft een zeer groot oppervlak door een hele fijne microstructuur van de moleculen. Daarnaast heeft het een aantrekkingskracht naar de moleculen die er doorheen stromen. Door de combinatie van deze twee eigenschappen kan adsorptie plaatsvinden. Als brandweermannen een huis binnengaan om een brand te blussen, dragen ze altijd gasmaskers. In deze gasmaskers zit een actieve kool die de giftige koolstofmono- en koolstofdioxide uit de rook filteren, waardoor ze de deeltjes niet inademen.
Bezinken
Niet alle stoffen zijn even zwaar. In een mengsel van een vloeistof en een vaste stof (suspensie), zal na enige tijd de vaste stof naar beneden zakken. Bezinken wordt dus gebruikt voor het scheiden van een suspensie waarbij er gebruik wordt gemaakt van het verschil in dichtheid. In het figuur hieronder kun je zien dat een suspensie overgaat naar twee lagen, de heldere vloeistof en de neerslag (vaste deel). Als deze twee lagen zijn ontstaan, kan de vloeistof worden afgeschonken.
Een voorbeeld waar bezinken op wordt toegepast, is bij het zuiveren van slootwater. Dit is een mengsel van water en een boel andere vaste stoffen. Als dit mengsel enige tijd wordt laten staan, zullen deze stoffen naar de bodem zakken waardoor het water zuiverder wordt.
Centrifugeren
Een versnelde vorm van bezinken is centrifugeren. Hierbij wordt er gebruiktgemaakt van een centrifuge. Ooit afgevraagd waarom ‘was’ soms redelijk droog uit de wasmachine komt? Als de wasmachine klaar is met wassen, zal het de was nog hard rond laten draaien zodat de waterdeeltjes naar beneden zakken. Dit zorgt ervoor dat de was nog een beetje wordt gedroogd. Centrifuges worden ook veel gebruikt in het laboratorium. Als er een mengsel snel gescheiden moet worden, en dit is mogelijk op basis van het verschil in dichtheid, kan het mengsel in een centrifuge worden rondgedraaid. Hierdoor zullen de zwaardere deeltjes snel naar beneden zakken.
Chromatografie
Ook chromatografie is een bekende scheidingsmethode. Hiermee kun je mengsels scheiden of bepaalde stoffen in het mengsel aantonen. Lees ons artikel over chromatografie voor meer informatie.
Video
Wil je meer weten over de verschillende scheidingsmethoden? Kijk dan onderstaande video.
